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ANEXO 9: ESTUDIO DE LA INCENERACIÓN

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1.8. ESTUDIO Y RESULTADOS DE LA INCINERACIÓN DE LOS RESIDUOS.

1.8.1. Cantidad teórica de aire en combustión neutra Si tenemos en cuenta que los principales elementos que intervienen en las reacciones de combustión son el carbono, el hidrógeno, el azufre y el oxígeno, la fórmula que se obtiene para la cantidad teórica de aire en la combustión de unkilogramo de cualquier combustible, es la siguiente: V = 0,0895 x C + 0,2685 x H + 0,0335 x S - 0,0335 x O en la cual, V es el volumen de aire necesario en Nm3 por Kg. de combustible y C, H, S y O los contenidos en carbono, hidrógeno, azufre y oxígeno, expresados en porcentaje de la masa de combustible. Ahora bien, este análisis del combustible no se conoce a priori. Sólo se puede determinar elpoder calorífico de las muestras, como ya hemos hecho. Además, una instalación de incineración de residuos sólidos no se concibe para un poder calorífico (PCI) determinado, sino para un margen que abarque los PCI susceptibles de corresponder a lo largo de toda la vida de la fábrica. Por eso, nosotros hemos considerado para la gran central térmica, un intervalo de poderes calorífico s de 4.200 a4.800 kcal/Kg., lo que representa en nuestros cálculos un PCI medio de 4.500 kcal/Kg., muy aproximado al obtenido de los ensayos en el laboratorio. A partir de los PCI existen fórmulas que, aunque aproximativas, dan los valores de las cantidades de aire para poder controlarlas. Así, para los combustibles sólidos, la fórmula establecida estadísticamente por Rosin y Fehling da, para la cantidad de aireen combustión neutra (sin exceso de aquel), el siguiente valor:

PCI + 0,5 1000 estando expresado V en Nm3 por Kg. de combustible y PCI en kcal/Kg . V = 1,01 Análogamente, la fórmula de Véron da: V= PCI 1000

1.8.2. Determinación del exceso de aire

La cantidad de calor que se puede liberar por la combustión de 1 Kg. de residuos (PCI) se distribuye en:

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- calor sensible de losgases de combustión, - pérdidas diversas (radiación, inquemados, calor sensible de las escorias y cenizas). Despreciando, para un cálculo aproximado, las pérdidas diversas (obsérvese que los inquemados no existen por la hipótesis de combustión completa), se puede escribir:

PCI = Vg ⋅ Cpg ⋅ t ⋅ Ve ⋅ Cpa ⋅ t
siendo: PCI = calor utilizable en l Kg. de residuos; Vg = volumen de los gases en Nm3producidos en la combustión neutra de 1 Kg. de residuos; Ve = volumen del exceso de aire en Nm3; Cpg = calor volúmico de calentamiento a presión constante de los gases de combustión entre 0 y t ºC, en kcal/ /Nm3; Cpa = calor volúmico de calentamiento a presión constante del aire entre 0 y t ºC, en kcal/ /Nm3; t = valor medio de la temperatura de los gases en la cámara de combustión, 950 ºC. De lafórmula anterior sale:

Ve =

PCI − Vg ⋅ Cpg ⋅ t Cpa ⋅ t

siendo el valor relativo del exceso de aire: e por 100 =

Ve ⋅ 100 V

de donde:

e por 100 =

PCI − Vg ⋅ Cpg ⋅ t ⋅ 100 V ⋅ Cpa ⋅ t

V: lo hemos obtenido a partir de las fórmulas de Rosin y Fehling y Véron. Para determinar Vg, existen igualmente fórmulas generales que dan el volumen de los gases producidos en una combustión neutra,en función del PCI:

Fórmula de Rosin y Fehling:
Vg = 0,89 PCI + 1,65 1000

Fórmula de Véron:
Vg = PCI 850

En estas dos fórmulas, Vg está expresado en Nm3 por Kg. de combustible y PCI en kcal/Kg.

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Sabemos que existen tablas donde también podemos calcular Vg y V, considerando dichas fórmulas y el % de humedad, pero nosotros adaptamos la media ponderada de los dos resultadosanteriores; ejemplo de tabla:

Fuente: Optimización de recursos energéticos en centrales de calefacción de complejos urbanos y su aplicación a plantas mixtas de incineración de residuos sólidos y gasóleo.

Finalmente, para los símbolos Cpa y Cpg, la siguiente tabla 4 da la masa volumétrica para los principales gases que se encuentran en los humos, así como los valores de calentamiento a presión...